机器人工程专业实践教学体系的对比研究分析及对策

桂伟 聂晶晶 周浩

摘 要：本文基于工程教育的新理念，深入剖析机器人工程专业工程实践教学中的机制、模式等瓶颈问题和工程实践教学项目脱离实际、教学层次不清晰及评价体系不科学等痛点问题，并探索构建有效开展实践教学的校企协同育人机制及机器人工程专业双站式实践教学体系，形成了解决机器人工程专业实践教学痛点瓶颈问题的有效对策。

关键词：校企协同；双站式；对策；机制

1 概述

《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》中提到新工科要实现“五个新”：工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养模式的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系。机器人工程专业是机械工程、信息技术与自动化等学科交叉融合的典型的“新工科”专业，面向智能制造等新经济产业培养市场紧缺人才，只有在实践教学体系上有大的突破，才能形成教育教学的新范式。

2 机器人专业实践教学问题分析

工程实践育人教育离不开学校与企业的联合培养，产学研合作教育是当前我国高等院校开展工程实践育人的主要形式。然而，当前通过工程实践教育培养的学生普遍存在理论基础知识扎实，实践应用能力偏弱；擅长个人主义，缺乏团队合作意识；缺乏系统化思维，提不出系统化解决方案等现状。分析原因，主要是由于产学研合作中存在校企双主体协同育人机制不健全、育人模式欠科学以及教育教学体系不完善等问题，这些问题的存在将会严重阻碍智能制造、人工智能等新工科专业大学生工程实践能力的培养。

2.1 工程实践育人瓶颈问题

（1）机制问题。缺乏校企合作互惠共赢机制，使企业参与人才培养的动力不足；缺乏校企合作有效保障机制，使企业参与人才培养的约束力不强；缺乏校企合作统筹协调机制，使企业参与人才培养的渠道不畅。

（2）模式问题。校企合作育人模式欠科学，校企在人才培养过程中没有形成一个有机整体，导致企业参与人才培养的主观能动性不强，合作育人往往流于形式。

2.2 工程实践教学体系痛点问题

（1）工程实践教学项目脱离实际。在实践教学中，学生无法真正接触到企业的实际项目。

（2）工程实践教学层次不清晰。实践教学依附于理论教学，没有按照学生的实践技能掌握的规律从低到高分层次设置，不能循序渐进地对学生进行工程能力训练。

（3）工程实践教学评价体系不科学。实践教学考核主要按实验、实习报告给成绩，不能客观公正评价学生实践能力高低。

3 机器人专业学生对实践教学建议

机器人工程专业毕业的学生结合自己的学习深造及工作情况，根据自己在校学习情况对机器人工程专业的实践教学提出了一些建议。部分同学认为，实践教学非常重要，机器人工程专业迫切需要增加学生的专业实践机会，目前机器人工程专业实践课程较少，理论知识没有得到很好的实践，机器人工程专业偏机械设计方向，需增加机器人控制方向实践课程。有同学认为，机器人工程专业实践教学项目，建议采用企业的工程实际项目与理论教学相对应，目前机器人专业实践课教学与工程实际脱离较大，实践内容比较浅显，可以让实践课有更多的设计性、创新性，体现实践教学多樣化。机器人工程专业可利用比赛、企业案例开展项目化实践教学，等等。机器人工程专业的实践教学非常重要，要多设计实践教学环节，增强学生实践动手机会，在实践教学中要积极引导学生思考，不直接给学生提供实践结果，机器人综合设计环节中应从驱动器、机械结构、电气结构及控制环等方面逐步引导学生去思考、去实践。有学生认为实践教学的核心在于要不断进行实践操作。机器人专业的生产实习的实践教学能给学生提供较长的实践动手时间，学有所获、印象深刻，对生产实习感触比较大，在学习过程中对机器人整体体系有了更全面的认识，但生产实习涉及的机器人种类不多，建议结合实际生产需要增加机器人种类以增加认识学习掌握多种机器人的机会。有同学认为“PLC应用技术”课程学习应该更贴近生产制造，利用各类协作机器人进行学习，多实践，比如电路接线和设备通信等。

从学生对机器人工程专业实践环节建议看出，学生认为实践对于机器人工程专业的后续发展非常重要，机器人工程专业在教学过程中应增加学生实践的机会，开展的专业实践应该项目化、案例化及多样化，给学生创造多动手、多思考的实践教学环境，培养学生的动手能力、思考能力。

4 机器人专业实践教学对策

构建切实有效的校企协同育人机制，利用校企合作企业开展人才培养，机器人教研团队对机器人工程专业学生开展是否有必要开展校企合作、协同育人教学的调研，调研情况如下表所示。

从学生反馈的数据看，66.11%学生认为，机器人工程专业开展校企合作、协同育人非常有必要，47.06%学生认为校企合作、协同育人最需要开展项目化的实践教学以提升学生实践能力。

4.1 校企协同开展机器人实践教学

每年机器人工程专业在制订和完善人才培养方案中，走访调研企业，邀请企业专家对人才培养方案进行研讨，推进校企产教合作。人才培养过程中校企合作模式主要体现在从第三学年开始依据校企合作协同育人模式，依托机器人产学研中心，根据企业对人才培养的需求，引入企业课程和技术资料，采用教师与企业工程技术人员共同开展实践教学工作，主要任务是通过学生直接参与企业的实际生产及工程项目研究，学习企业的先进技术、先进设备和先进企业文化，增强大学毕业生对企业的适应能力，在企业学习阶段，实行“双导师”制，如图2所示。

图2 校企协同开展实践教学

实习基地是开展实践教学、培养学生创新精神和实践能力的重要场所，是学生了解社会和企业、接触生产实践的桥梁，也是实现人才培养目标的重要条件保证。机器人工程专业建设过程中，以机器人产学研中心为依托，构建校内专业实习基地，使学生不出校门就能在产学研中心企业中开展专业实习。第四学年开始，校企共同开展综合应用课的实践、按照个人专业发展方向，进入机器人设计制造企业、机器人系统集成应用企业及智能制造生产企业开展1年的实践教学工作，完成毕业实习、毕业设计和答辩。

在学生的第二课堂培养过程中，企业工程师参与到学生的学科竞赛指导过程中，给学生答疑解惑，增长实践技能。

机器人工程专业企业工程师在人才培养过程中主要从校企课程开发、毕业设计指导等方面参与实践教学过程，教学以企业实际项目和案例为出发点，让学生在接触机器人产业的实际应用过程中理解吸收专业知识。

4.2 机器人专业双站式实践教学体系

在人才培养层面，基于校企“一主体”共同育人模式，在校企共建的机器人产学研中心，以项目化教学为纽带，通过校企共定目标、共同实施教学、共同开发教学项目、教学标准、教学资源以及校企共同评价等措施实现“人才培养训练站”与“项目运行工作站”的有机融通，并最终构建机器人工程专业“双站式”工程实践育人教学体系，如图3所示。

图3 机器人工程专业“双站式”工程实践育人体系示意图

面向新工科领域，以机器人专业为例构建的“双站式”实践教学体系，是把机器人工程专业人才培养工作站即机器人工作站设计制造人才训练站、机器人系统集成应用人才训练站及机器人自动化生产线运行管理人才训作站与机器人企业实际项目工作站即机器人工作站设计制造项目站、机器人系统集成应用项目站及机器人自动化生产线运行管理项目站有机融合的一种工程实践育人教学体系，以全面培养学生的基础能力、工程能力、创新能力和职业能力，实现机器人专业人才培养与企业需求的无缝对接。

结语

本文以新工科专业机器人工程实践育人体系的构建为切入点，旨在解决新工科机器人专业在校企合作育人中面临的瓶颈问题、痛点问题，并在人才培养中开展实践，为机器人工程等新工科专业的实践性教学环节的合理设计与有效实施提供理论和实践依据。同时响应教育部对“新工科”发展的要求，加强工科与其他学科的交叉融合，大力推进项目化教学，从理念和范式上推动工程教育的创新，体现“中国制造2025”戰略对人才的需要，适应地方经济的发展，培养行业企业急需的新工科人才。

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基金项目：2018教育部首批“新工科”研究与实践项目“机器人工程专业一主双站式工程实践育人体系构建与实践”（项目序号：18）；武汉市市属高校教学研究项目“校企深度融合机制下机器人工程专业实践教学平台构建研究”（项目编号：2019015）；教育部产学合作协同育人项目“工科专业《工程实训》线上线下混合式教学体系构建研究”（项目编号：202102292025）

作者简介：桂伟（1980— ），男，汉族，湖北黄冈人，硕士研究生，副教授，研究方向：机器人结构优化设计、系统集成技术等。